基于HEC-RAS的防洪保护区洪灾风险评估研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:bossvv
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洪水灾害是当今世界最为频发的自然灾害之一,洪水风险评价是洪灾风险管理的基础。浑太胡同防洪保护区位于辽宁省,是由浑河左岸和太子河右岸间的狭长区域组成,面积约为300 km~2,历史上曾遭遇过多次洪涝灾害。本文旨在建立评价浑太胡同防洪保护区溃堤洪水灾害风险的方法框架,并对研究区因典型溃堤洪水导致的洪灾风险进行评价。首先,本文通过构建浑太胡同溃堤洪水演进数值模型,模拟分析了保护区内溃堤洪水的时空演变过程;其次,在洪水淹没信息的基础上,估算了研究区洪灾损失情况;最后,综合考虑保护区的实际情况,建立了溃堤洪水风险评价指标体系,通过级差最大化合成法组合了评价指标的层次分析法权重和熵权法权重,得到了各指标的组合权重,并利用K-Means聚类算法对研究区的洪水风险进行了聚类分析,最终得到了研究区在发生典型溃堤洪水时的风险情况。论文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)洪水灾害风险评估研究现状分析。对国内外洪水灾害风险评价方面的研究成果进行了较为全面的梳理总结,总结了常用的洪水要素分析技术,对比分析了不同洪水灾害风险评价方法的优缺点等。在分析国内外有关研究的基础之上,提出了本文的研究框架。(2)研究区溃堤洪水演进二维数值模拟。以研究区地形数据、堤防资料和土地利用资料等为基础,选取了4个典型溃口及它们的组合,当各溃口分别发生不同重现期的流量过程时,通过利用HEC-RAS软件所构建的研究区洪水演进二维数值模型,模拟得到了研究区在不同溃口、不同重现期溃堤流量过程下的最大淹没范围、最大淹没水深、淹没历时和洪水到达时间等信息。(3)研究区溃堤洪水灾害损失估算。洪水灾害损失包括经济损失、人口损失等。其中,经济损失又可分为直接经济损失和间接经济损失,本文根据不同财产类别在不同淹没水深下的损失率,估算了因洪灾导致的直接经济损失;按照间接经济损失为直接经济损失的一定比例,估算了洪灾的间接经济损失。根据人们对洪水的理解程度不同,应用Dekay&MaClelland法估算了研究区在各溃口方案下的人口损失情况。(4)基于指标体系的溃堤洪水灾害风险评估。以100*100m~2的栅格为最小评价单元(评价对象),针对研究区洪水致灾的特点,参考其它研究成果,从致灾因子、孕灾环境和承灾体三个方面出发,构建了风险评价指标体系;以评价对象区分度最大为目标函数,运用极差最大化合成法组合了评价指标的层次分析法权重和熵权法权重,并利用K-Means算法对洪水风险进行了聚类分析。论文以迟拓子与马家堡子组合溃口为例,评价了研究区分别在20年一遇、50年一遇和100年一遇溃口流量过程下的洪水风险。
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